应用PLM进行制造业企业信息化建设

    

我国的工业经过近半个世纪的发展取得了长足的进步,随着我国加入WT0,我国正逐渐成为世界的制造业中心。然而同时,在经济全球化的压力下,我国的制造业也面临着激烈的市场竞争,必须提高现代制造技术与管理水平,尽快有效地提升企业的核心竞争力。依托现今信息技术成果,对制造业企业运作全过程进行信息化建设是提高核心竞争力的重要手段。
 
1PLM概述
    制造业企业信息化主要包括以下几个领域: 产品生命周期管理 (Product Life-Cycle Management,PLM)、系统企业资源规划(ERP)系统、供应链管理(SRM)系统和客户关系(CRM)系统。企业可以根据自身的具体情况,应用以上一个或多个信息系统来建设本企业的信息化体系。产品生命周期管理(PLM)系统是一个非常有效的信息化系统,本文就应用PI.M系统来对企业信息化建设进行探讨。
 
1.1 什么是PLM
    根据EDS的观点,可以从以下几个方面阐述:从战略上看,PLM是一种以产品为核心的商业战略。它应用一系列的商业解决方案来协同化支持产品定义的信息的生成、管理、分发和使用,从地域上横跨整个企业和供应链,从时间上覆盖从产品的概念阶段一直到产品结束它的使命的全生命周期。
 
    从数据上看, PLM 包含完整的产品定义信息,包括所有的机械、电子的产品数据,包括软件和文件内容等信息。从技术上看,PLM结合了一整套技术和最佳实践方案,例如产品数据管理、协作、协同产品商务、视算仿真、企业应用集成、零部件供应管理等,它沟通了在延伸的产品定义供应链上的所有的环节。从业务上看,PLM能够开拓潜在业务并且能够整合现在及未来的技术和方法,高效地将创新和赢利的产品推向市场。
 
1.2PLM的发展
    PLM的概念已出现了较长时间,整体发展较为缓慢,但近两年发展迅速,市场前景看好。PLM整体的解决方案趋于完善,如EDSPLM、CATIA等。PLM在汽车、机械、电子、航空航天、日用消费品等领域取得了很好的应用效果。
 
    PLM与 PDM 有着密切的关系。PLM由PDM发展而来,但又超越了PDM。PDM的功能是PLM中的一个子集,也是其中重要的内容,PLM包含了PDM的全部功能,并且PLM突出了对产品生命周期内跨越供应链的所有信息进行管理和利用,从而与PDM有着本质的区别。
 
2企业实行PLM的必要性
    信息技术与传统制造业相结合是中国大多数制造企业的必由之路。由于竞争激烈,必须降低成本,集成供应链,缩短研发周期,提高产品创新性。经济全球化要求企业不仅要规划企业内部的业务流程,而且要和合作伙伴进行协同,实现资源共享和产品数据的集成(如产品的三维图形、虚拟装配信息等)。
 
    PLM能对需求、产品技术开发、制造过程以及产品回收进行管理。研究成果显示,尽管ERP、SCM、CRM的实施对企业的信息化起了一定的作用,它们在如何“节流”、提高效益上有着明显的效果,但对企业来说,增加收入和减少直接成本(即解决如何“开源”)显得更加重要,而PLM在此方面有着较突出的优势。
 
    PLM可以有效地提高收入和降低直接成本,它能有效地在一个连续稳定的基础上,搞好产品的研发,促进产品的“突破性创新”,在第一时间和第一地点找出产品成本的真正成因,尽快使最富竞争力的新产品进入市场,提高企业的核心竞争力。

    图1所示为典型和经PLM重塑的产品生命周期曲线图。

    产品经过培育期、成长期、成熟期、衰退期,直至产品生命结束。在PLM的作用下,产品生命周期曲线可以被重新塑造,在各个阶段都会发生作用,实现降低成本和增加利润的目的。从数学角度来看,两条曲线与坐标轴之间所包含的面积为PLM重塑产品生命周期曲线而为企业带来的显著效益。
 
    当然,从企业信息化建设来说,PLM、ERP、SCM、CRM都是实现企业信息化的有机组成部分,在选取的过程中要根据企业的实际情况合理配置,不可偏废。
 
3应用PLM进行制造业企业信息化建设的总体战略
    在培育期要平衡企业信息化的总体投资费用,增加对PLM的投资。目前从总体上看,企业对PLM的投资仅占IT投资的10%,投资力度还很不够,具有很大的投资空间和需求。
 
    在成长期要及时与合作伙伴进行信息沟通,不仅仅是CAD数据上的交换与共享,更重要的是观念与创意上的协同。同时,在成长期要有针对性的应用先进的PLM技术,建立起以PLM为基础的PLM生态系统,使企业的智力资本充分发挥作用。
 
    在成熟期要抓紧产品的创新,使产品开发保持一定的提前时间与新品数量,保证产品能及时更新换代。要统筹销售部门、市场开发部门、研发部门或者外部股东提出的任何产品创意,企业都应当捕捉、区分这些创意,并将其转化为实际的产品概念。
 
    为了确保企业能够获得足够的产品利润,在开始对产品进行规划和设计之前,必须进行项目和成本管理。在衰退期要善于发现与捕捉机会,通过知识的融合、跨学科的技术交叉和信息集成,发现新的产品生命周期机会。
 
    一个成功产品的开发策略需要涉及到产品生命周期内的各方面,从早期的概念与发现阶段,到设计、制造、市场与销售,直至维护阶段,同时,交叉使用机械、电子与软件这3个主要工程学科并对其进行知识融合;企业要采用更系统化与宏观的步骤进行产品研发。
 
    企业要把多年积累的产品知识和技术经验综合到一个PLM智力库中,作为智力资产,将其提升到战略财富加以对待和充分利用,让技术创新团队的每一个成员都可以方便地来选取、访问与利用。这样,才可以开发出极具竞争力的新产品。
 
4制造业企业应用PLM的成功案例
4.1Chrvsler公司应用CATIA系统进行汽车虚拟制造
    chrysler公司在计算机辅助设计和制造上已经进行了很大的投资,以此来提高安全和质量,减少成本,缩短其汽车进入市场的时间。此项措施不仅保证了高水平的工作质量,还提供了在工厂和没备方面持续的、高额度的投资,从而提升并强化了其在市场上的优势竞争地位。
 
    该公司采用CATIA系统,在实际产品成型之前,充分利用计算机来虚拟实现产品设计和制造过程,进行产品数学模型定义、产品检验、工序与工步设计、制造操作的分析和模拟、人机工程学的模拟以及自动控制代码的开发。若采用传统设计制造技术,车身外壳钣金以及冲压和装配工具的设计和构架的实现完全依赖物理模型。
 
    由于采用了CA-TIA系统,设计师的粘土模型被数字化。冲压模具的复制被用于冲压模的定义与加工。其他模型用于装配和检查夹具的构造。基于数字化模型的设计和制造系统已经改变了企业技术基础。精确性和可重复性已经提高到旧的传统工艺无法达到的程度。可使用的数字模型和分析工具已经提高了该企业生产力并加速产品进入市场的时间。
 
    a.产品概念和设计。工程技术人员构思新的车辆模型,数字化工具用于制作车辆形状的模型。图像实现器为设计者提供了新模型栩栩如生的显示。车辆部件的设计完全在计算机辅助设计上得以实现。车辆的数字化装配可以确保零部件的吻合和正常运作。
 
    b.进行制造工具的设汁和开发。在设计零件时,虚拟设计和对于车身冲压的过程模拟都要进行,车身和外板的3DCAD模型在冲压制造进程中得以使用。设计者能够变更设汁参数并且重复利用已存在的冲模设计。使用生产线的自动控制来模拟穿过冲压机生产线的钢板的流程,以便进一步对此生产过程进行验证。
 
    c.装配及车间生产。程序工程师利用自动制造计划系统来定义每一个装配加工程序的操作顺序,把焊接分配到一个具有加工位置的特定的零件,创建系统,在焊接审核车间将共同使用这个文件。
 
    使用数字化工具设计和模拟生产车间、,装配系统、手工操作区、传送装置、管道系统和技术安全系统可以在整个车间的CAD设备布局图里得以维护。设备布局在chrysler网络里维护,所以任何车间在有任何改变时都可以立即存取该文件。
 
    车间的零散事件模拟包括诸如传送装置速度、生产量和机器停工时间等。这些参量有助于了解产生“瓶颈”的原因和新技术的采用对车间生产的影响。同时,基于产品、生产过程和资源模型处于同一个的CAD环境中,生成控制代码。
 
    基于工具的计算机广泛地使用在车间里。质量数据通过坐标检测机和其他的测量工具被集合起来。过程控制报告根据需要而产生,信息系统监控着机器的性能。
 
4.2UGSPLM技术系统在制造业的成功应用
    在汽车、通用机械、工业设备和模具加工自动化的市场上,美国通用汽车公司应用EDSPLM实施目前全球最大的且最具挑战性的虚拟产品协同开发项目。在中国,如KONKA、KELON、GREE、MIDEA、ABB、富士康、RICOH、CANON、PHILIPS、SEIK0、EPSON、五羊本田、广州摩托、大长江摩托、柳州五菱汽车、玉林柴油机公司、松下万宝、SANYO等也采用EDSPLM进行产品设计、模具开发和制造。该技术系统在上述企业均得到了成功的应用。
 
    延迟理论的库存计划与控制效果要优于一般JIT类低库存量制造系统,尤其是分散延迟库存系统。待用库存的延迟,可以降低库存量策略的风险,平滑生产过程中的库存需求波动,缩短订单完成时间,提高敏捷性,并可能进一步降低维持库存量。研究结果还表明,延迟库存策略的实施也有利于供应商减少备用库存、扩大销售规模、提高服务质量和信用水平。


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